浅析燃煤锅炉低氮燃烧技术

燃煤锅炉降低氮氧化物燃烧方法浅析摘要氮氧化物(NOx)是火电厂排放的主要气体污染物之一，对环境和人体危害很大。

如何有效降低火电厂烟气中的氮氧化物是目前环境保护体系面临的重点和难点问题。

文章综述燃煤过程中氮氧化物(NOx)的形成机理, 讨论了氮氧化物(NOx)抑制, 生成的理论依据,介绍了几种燃煤锅炉降低氮氧化物(NOx)燃烧技术，并结合具体的燃烧试验，结合了大量的数据, 分析了燃煤锅炉降低氮氧化物(NOx)排放的燃烧技术措施，为在实际工作中为没有脱硝设备的燃煤电厂控制排放提供参考。

关键词氮氧化物；降低；燃烧技术0 引言随着国民经济的发展,电力需求快速增加,燃煤锅炉不断扩建,用煤量显著增加, 氮氧化物(NOx)将会对大气环境造成严重危害。

前排放标准要求控制在450mg/m3，因此控制燃煤锅炉的氮氧化物(NOx)的排放意义重大。

本文就降低氮氧化物排放的燃烧技术进行分析和探讨。

1 控制和降低氮氧化物的产生的方法2.1氮氧化物控制与去除方式：对于没有脱硝设备和脱硝燃烧器的燃煤锅炉来说，一般采用低氮燃烧技术来减少NOx的生成机会。

2.2热力型NOx是燃烧时空气中的N2 和O2 在高温下生成的NOx，产生的主要条件是高的燃烧温度使氮分子游离增本化学活性；然后是高的氧浓度，要减少热力型NOx的生成。

2.3 一般情况下在保证锅炉燃烧安全的前提下，采取以下措施来减少氮氧化物的生成：低过量空气燃烧；空气分级燃烧；燃料分级燃烧(也称再燃法)；烟气再循环；浓淡燃烧；低NOx燃烧器。

从NOx的生成机理看,占NOx绝大部分的燃料型NOx在煤粉着火阶段生成。

因此,通过特殊设计结构的燃烧器以及通过改变燃烧器的风煤比例,在燃烧器着火区的燃烧过程达到空气分级、燃料分级或烟气再循环法的效果,以降低着火区氧的浓度,从而降低着火区的温度达到抑制NOx生成的目的。

对煤粉锅炉来说,煤粉燃烧器是锅炉燃烧系统中的关键设备，不但煤粉是通过燃烧器送入炉膛的，而且煤粉燃烧所需要的空气也是通过燃烧器送入炉膛的，煤粉气流的着火过程炉膛中的空气动力和燃烧工况主要是通过燃烧器的结构及其在炉膛上的布置来组织的。

燃煤锅炉的低NO x燃烧技术NOx是对N2O、NO2.NO、N2O5以及PAN等氮氧化物的统称。

在煤的燃烧过程中, NOx生成物重要是NO和NO2, 其中尤以NO是最为重要。

实验表白, 常规燃煤锅炉中NO生成量占NOx总量的90%以上, NO2只是在高温烟气在急速冷却时由部分NO转化生成的。

N2O之所以引起关注, 是由于其在低温燃烧的流化床锅炉中有较高的排放量, 同是与地球变暖现象有关, 对于N2O的生成和克制的内容我们将结合流化床燃烧技术进行介绍。

因此在本章的讨论中, NOx即可以理解为NO和NO2。

一、燃煤锅炉NO x的生成机理根据NOx中氮的来源及生成途径, 燃煤锅炉中NOx的生成机理可以分为三类: 即热力型、燃料型和快速型, 在这三者中, 又以燃料型为主。

它们各自的生成量和炉膛温度的关系如图3-1所示。

实验表白, 燃煤过程生成的NOx中NO占总量的90%, NO2只占5%～10%。

1.热力型NOx热力型NOx是参与燃烧的空气中的氮在高温下氧化产生的, 其生成过程是一个不分支的链式反映, 又称为捷里多维奇（Zeldovich）机理→(3-1)O2O2→+O+NONN(3-2)2→+N+NOOO(3-3)2如考虑下列反映→+(3-4)N+NOHOH则称为扩大的捷里多维奇机理。

由于N≡N三键键能很高, 因此空气中的氮非常稳定, 在室温下, 几乎没有NOx生成。

但随着温度的升高, 根据阿仑尼乌斯（Arrhenius）定律, 化学反映速率按指数规律迅速增长。

实验表白, 当温度超过1200℃时, 已有少量的NOx生成, 在超过1500℃后, 温度每增长100℃, 反映速率将增长6～7倍, NOx的生成量也有明显的增长, 如图3-1所示。

但总体上来说, 热力型NOx的反映速度要比燃烧反映慢, 并且温度对其生成起着决定性的影响。

对于煤的燃烧过程, 通常热力型NOx不是重要的, 可以不予考虑。

一般来说通过减少火焰温度、控制氧浓度以及缩短煤在高温区的停留时间可以克制热力型NOx的生成。

低氮燃烧技术原理
低氮燃烧技术，是指在燃烧过程中将NOx的产生控制在一定范围内的一种技术。

对于燃煤锅炉，低氮燃烧主要是指减少燃料中的氮化合物的生成量。

燃烧过程中，生成的NOx有两种形态：一种是NOX，一种是氮氧化物。

当燃烧器中的空气过剩系数与燃料种类、负荷、煤种等因素相匹配时，NOX就会很低；当燃烧过程中存在高温区时，温度较高时，燃料中氮化合物被氧化成氮氧化氮，这样NOX就会急剧升高；当燃烧过程中存在还原性气氛时，燃料中的氮氧化合物被还原成氮气；当燃烧器结构设计不合理，空气过剩系数过大或燃料种类与负荷不匹配时，燃烧器中的氧气过量系数过小，这时燃烧反应生成的氮氧会以NOX形式向空气中逃逸。

为减少NOX排放，国内外均采用降低燃料氮化合物生成量的方法来控制锅炉的NOx排放。

主要措施是优化燃烧过程、改进空气系统及改善燃烧条件等。

1.合理选择燃料及负荷
合理选择燃料是控制锅炉NOx生成量的有效途径。

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浅析低氮燃烧技术在燃煤锅炉中的应用摘要：燃煤锅炉是NOx的排放大户，NOx的排放会对人体健康及生态环境造成危害。

为保护环境，我国要求控制燃煤锅炉NOx的排放。

本文对NOx生成特性及控制机理，国内外低氮燃烧器技术的特点进行了概述与分析，通过对燃烧器进行改造，NOx减排率均达到43%以上，改造效果明显。

关键词：燃煤锅炉；低氮燃烧器；氮氧化物；锅炉效率1 引言目前，燃煤锅炉脱硝技术研究主要集中在燃烧中和燃烧后的NOx控制，在国际上把燃烧中NOx控制措施统称为一次措施，把燃烧后的NOx控制措施称为二次措施，又称为烟气脱硝技术。

本文主要介绍在燃煤锅炉燃烧过程中常用的几种低氮燃烧技术及需要注意的几点问题。

2 NOx的生成机理按照NOx生成机理的不同，可将占NOx分为三种：燃料型、温度型、快速温度型。

燃料型NOx是指燃料挥发分中的氮受热分解和氧化产生的，其生成与煤质特性及燃烧条件密切相关，这部分NOx占NOx总量的80%-90%。

控制燃料型NOx生成量的方法，是在燃料着火的初期，控制其过量空气系数，保持煤粉在着火初始阶段处于缺氧状态。

温度型NOx主要是指在超过1800K的高温下，空气中的氮发生氧化反应，火焰温度越高，NOx的生成量越多。

温度型NOx占NOx总量的10%-20%。

控制这部分NOx的手段是使燃烧处于较低的燃烧水平，并且保持火焰温度分布均匀。

快速温度型NOx主要由空气中的氮和燃料中碳氢化合物，首先在高温下反应生成中间产物N、NCH、CN等，然后与氧快速反应，所形成的NOx。

这部分NOx占NOx总量的5%。

3 低氮燃烧技术3.1 燃烧分级技术燃烧分级技术是在主燃烧器形成初始燃烧区的上方喷入二次燃料，从而形成富燃料燃烧的再燃区，当NOx进入该区域时将被还原成N2。

燃烧分级技术为了保证再燃区的不完全燃烧产物能够燃烬，需要在再燃区的上面布置燃尽风喷口。

燃烧分级技术的关键因素是改变再燃烧区的燃料与空气的比例；存在的问题是为了减少不完全燃烧损失，需加空气对再燃区烟气进行三级燃烧，因此配风系统较复杂。

浅析燃煤锅炉低氮燃烧技术燃煤锅炉是我国当今主要的供热设备之一，而其烟气中含有大量的氮氧化物对环境造成了污染。

因此，如何实现燃煤锅炉的低氮燃烧，减少氮氧化物排放，是一个必须解决的问题。

目前，低氮燃烧技术广泛应用于燃煤锅炉中，通常采用以下三种方法：燃烧控制技术、燃烧添加剂技术和燃烧改进技术。

燃烧控制技术主要采用两步骤燃烧法，即在燃烧工艺的前段添加一定数量的空气，形成还原气氛，使部分NOx转化为N2；在后段添加适量的空气，进一步氧化NOx，减少排放。

此外，还可以采用高效燃烧器、燃烧过程智能控制等技术，降低燃烧温度和氮氧化物因素的生成。

燃烧添加剂技术是在燃烧过程中添加还原剂或氧化剂，改变燃烧过程中的氧氮比，从而减少NOx的生成。

目前主要使用的添加剂有NH3、尿素、氨水、氧化钙等。

通过添加还原剂来降低燃烧温度、加强还原作用，将NOx还原为N2。

而添加氧化剂则增加氧化反应，将NOx转化为NO2，通过后续处理将其减少排放。

燃烧改进技术是对燃烧设备的结构和参数进行优化改进，以降低燃烧过程中的燃烧温度和气体停留时间。

目前主要采用的技术有SNCR技术、SCR技术、高炉煤气直入式锅炉技术等。

其中，SCR技术是目前应用最广泛的一种技术，通过添加催化剂，在烟气中将NOx还原为N2和H2O。

通过以上的三种技术应用，可以实现燃煤锅炉的低氮燃烧，降低NOx的排放。

但是需要注意的是，不同技术的适用范围和效果不同，需要根据实际应用情况进行选择。

同时，对于加强对大气污染治理的要求，我们也需要努力寻求更加低氮的燃烧技术和治理措施，保护环境和人民健康。

浅析燃煤锅炉低氮燃烧技术目前我国能源消费结构仍以煤炭为主，因此需要对燃煤过程中产生的污染物进行控制。

在燃煤锅炉中，氧气和空气以及燃料中的氮在高温下生成NOx，对环境造成严重污染，本文介绍了在燃烧过程中控制NOx生成的低氮燃烧技术，和几种低氮燃烧器，以降低燃烧过程中的NOx含量。

标签：燃煤锅炉;NOx;低氮燃烧1 引言根据《中国能源大数据报告（2018）》显示，在我国能源消费结构中，虽然煤炭消费十年间占比下降了12.1个百分点，呈现逐年下降趋势，但在2017年能源生产结构中，原煤占比68.6%，仍占据主体地位。

燃煤锅炉中煤炭的燃烧会释放大量污染性气体NOx，造成严重环境污染。

国家污染物排放标准规定NOx的排放量应不超过250μg/m3（日均）、350μg/m3（时均），因此，对燃煤电厂中产生的NOx量需要严格控制。

在燃烧过程中，采取低氮燃烧技术，可以有效减少NOx的生成与排放。

2 NOx生成机理煤粉在锅炉里燃烧的过程中，NOx的排放与燃烧过程关系密切，特别是过量空气系数和燃烧温度等，根据燃烧条件的差异可以分为燃料型、热力型、快速型三类。

2.1 燃料型NOx燃料型NOx是人為排放NOx的一个重要组成部分，据统计，燃料型NOx 在NOx排放总量中所占的比例为75%以上。

影响燃料型NOx生成的因素很多，不仅与过量空气系数有关，也与燃烧温度、煤种特性、燃料中的氮受热分解后在挥发分和焦炭的比例、成分和分布等因素有关。

2.2 热力型NOx热力型NOx中的N主要来自于空气，与O2在高温下反应生成NOx。

热力型NOx占比例较小，约为20%。

影响热力型NOx生成的因素主要是温度和氧量。

2.3 快速型NOx快速型NOx生成量通常占总NOx的5%以下，主要由燃料中的CH基团和空气中的N2反应，一般在富燃（燃料充足，O2含量少）条件下产生。

由于反应速度较快，所以称之为快速型NOx。

其影响因素主要是O2浓度，和温度关系不大。

浅析燃煤锅炉低氮燃烧技术
随着环保意识的不断提高，燃煤锅炉低氮燃烧技术越来越受到重视。

目前，国内已经
出台了一系列的环保政策和标准，对燃煤锅炉的排放标准进行了严格的限制。

而低氮燃烧
技术就是为了降低燃煤锅炉的氮氧化物排放而研发出来的一种技术手段。

燃煤锅炉低氮燃烧技术的原理是，在锅炉燃烧的过程中，通过一系列的技术手段，降
低燃料中的氮气的热稳定性，使其在燃烧过程中不被氧气氧化，减少氮气的氧化反应，从
而降低氮氧化物的排放。

目前比较常见的燃煤锅炉低氮燃烧技术有负压余量燃烧技术、燃
气再循环技术、喷氨技术和燃烧掺气技术等。

负压余量燃烧技术是指在燃烧的过程中，将煤粉产生的废气通过负压排放进入炉膛内，在炉膛内再次燃烧，利用余量空气燃烧一定量的煤粉，同时喷入一定量的空气，来降低氮
氧化物的排放。

燃气再循环技术是指将燃烧产生的烟气中的一部分气体进行回收再利用，并将这些气
体再次参与燃烧过程，从而达到减少氮氧化物的排放的目的。

喷氨技术是指在锅炉燃烧产生氮氧化物的过程中，通过向燃料中喷入适量的氨气，使
氮气与氨气进行还原反应，减少氮氧化物的排放。

燃烧掺气技术是指在燃料燃烧的过程中，通过向燃料中掺入一定比例的其他气体，如
水蒸气、CO2等，来降低燃烧过程中氮气的热稳定性，减少氮氧化物的形成。

通过上述几种低氮燃烧技术的研究和应用，可以有效地控制和降低燃煤锅炉的氮氧化
物排放，达到环保要求。

同时，这些低氮燃烧技术还可以提高燃煤锅炉的热效率和经济性，从更广泛的角度促进了燃煤锅炉的可持续发展。

TECHNOLOGY AND INFORMATION工业与信息化科学与信息化2019年8月下 67浅析燃煤锅炉低氮燃烧技术乔长春榆林能源集团惠民电力有限公司 陕西 榆林 719000摘 要 时至今日，煤炭消耗依然是我国主要的能源消耗，在锅炉的燃煤过程当中会产生大量的NOX气体，这些气体排放到空气当中，会对空气造成极为严重的污染，使得环境状况变得恶劣。

在这种背景之下，燃煤锅炉当中运用低氮燃烧技术十分的必要，这种技术能够有效控制燃煤锅炉的氮排放量，从而减少锅炉燃烧对空气质量造成的影响。

关键词 燃煤锅炉；低氮燃烧；环境污染如今我国越来越重视环境保护，出台了很多环保政策，而煤炭燃烧会对环境造成严重的破坏，所以这一直是国家的重点整治对象。

如今我国的煤炭燃烧技术也在不断发展和革新，低氮燃烧技术的出现，使得煤炭燃烧对环境造成的污染变小，有力地保护了百姓的居住环境。

本文对锅炉燃烧过程当中的低氮燃烧技术进行了简单的分析与探讨，对不同的低氮燃烧技术的氮排量进行了对比，为环境保护工作者改进锅炉燃烧技术提供帮助。

1 锅炉燃烧生成NOX的原理煤炭在燃烧的过程当中，会产生NO 和NO 2等氮氧化物。

通常情况下，把NO 和NO 2合称为NO X 。

一般来说，NO X 的生成方式有三种，分别为燃烧生成方式、高温氧化生成方式及快速生成方式。

燃烧生成方式，指的是燃料当中存在氮化合物，在燃料燃烧的过程当中，形成NO X 。

高温氧化生成方式，指的是空气中的氮气在高温状态之下，氧化形成NO X 。

快速生成方式，指的是燃料在燃烧时，空气中的氮和燃料中的碳氢原子团反应形成NO X 。

对于燃煤锅炉的低氮燃烧技术的研究方法来说，主要是控制NO X 的燃烧生成方式和高温氧化生成方式。

2 低氮燃烧技术的分类2.1 燃料分级技术这种技术指的是主燃烧器在初始燃烧的过程当中，再次放入燃料，但由于燃料富富有余，初始燃烧阶段NOX 将在燃料过剩的过程中逐渐被还原成N2。

燃煤工业锅炉高效低氮燃烧技术与示范煤炭作为我国主要的能源之一，在能源生产和利用中扮演着重要的角色。

然而，传统的燃煤工业锅炉在燃烧过程中产生大量的污染物，对环境和人民的健康造成了严重的影响。

为了解决这一问题，燃煤工业锅炉高效低氮燃烧技术得到了广泛的研究和开发，并在实际应用中得到了验证。

燃煤工业锅炉高效低氮燃烧技术的核心是通过改善燃烧设备结构和优化燃烧过程，使煤炭燃烧得更加充分、稳定，同时减少氮氧化物（NOx）的生成。

这项技术的研发包括多个方面的内容，如煤粉碾磨、燃烧器设计、燃烧参数调节等。

首先，煤粉碾磨是高效低氮燃烧技术的关键一环。

通过采用先进的磨煤设备和优化的磨煤工艺，可以使煤粉的细度和均匀度得到提高，从而增加煤粉的燃烧速率和充分度。

这不仅可以提高锅炉的热效率，也可以减少燃烧产生的污染物。

其次，燃烧器设计对工业锅炉的燃烧效果和排放控制至关重要。

燃烧器的设计应考虑到煤粉的物理特性和燃烧特点，合理确定煤粉喷射角度、位置和流量，并配备先进的燃烧调节系统。

通过优化燃烧器的结构和燃烧过程，可以使煤粉和空气的混合更加均匀，燃烧稳定性得到提升，减少氮氧化物的生成。

最后，燃烧参数的调节对于实现高效低氮燃烧也至关重要。

通过合理调节燃烧器的供气量、煤粉进给量、空气分配等参数，可以实现最佳的燃烧效果和NOx排放控制。

此外，燃烧过程中的烟温和煤粉负荷也需要精确监测和控制，以确保燃烧系统的稳定性和低氮排放。

高效低氮燃烧技术的示范项目已在我国多个地区进行。

通过这些示范项目的实施，可以验证这项技术在实际工业生产中的可行性和效果，并加以改进和推广。

这些项目涉及多个行业，如电力、钢铁、化工等，对于过渡期工业锅炉的升级改造具有重要的指导意义。

总之，燃煤工业锅炉高效低氮燃烧技术是解决煤炭燃烧污染问题的关键技术之一。

通过结合煤粉碾磨、燃烧器设计和燃烧参数调节等多个方面的措施，可以使工业锅炉的燃烧更加高效、稳定，减少燃烧产生的NOx排放。